Pour chaque action, il y a une action égale et opposée. Cette formulation de la troisième loi de Newton a deux conséquences très importantes: premièrement, il y a une quantité physique qui est toujours préservée dans l'univers (momentum), et deuxièmement, les lois de la physique sont les mêmes quelle que soit votre position dans l'espace. Il semblerait que seuls quelques mots, mais en fait, ils sont colossaux, car si vous voulez forcer, par exemple, un appareil à changer de mouvement, vous devez le pousser avec quelque chose.
Cela peut être un échappement de fusée, des pneus contre la route, des roues de train sur des rails ou même des photons rebondissant sur une voile. La seule chose qui est interdite est le soi-disant inercoïde, mouvement sans réaction: action sans réaction. C'est ce que l'on dit d'EMDrive - un moteur spatial "impossible" qui a récemment passé les tests de la NASA. Si cela fonctionne réellement comme annoncé, cela enfreint les lois de la physique. Mais il y a aussi une faille possible: peut-être qu'il y a une réaction, nous ne l'avons tout simplement pas trouvée. Il est possible qu'il y ait opposition, mais elle est associée à la matière noire.
Selon le modèle standard de la cosmologie, la majeure partie de la matière de l'univers n'est pas sous la forme d'atomes ou d'autres particules connues. Non, la grande majorité de la masse - par différence de 5 pour 1 - est de la matière noire. La matière noire n'entre pas en collision, ne s'annihile pas et n'interagit plus avec elle-même ou avec une autre matière ordinaire dans des circonstances connues, à l'exception de l'influence gravitationnelle. 13,8 milliards d'années plus tard, il a formé un réseau cosmique diffus et géant de structures gravitationnelles et d'énormes halos sphériques de plus d'un million d'années-lumière de diamètre qui flanquent des galaxies comme la nôtre. La matière noire imprègne chaque centimètre carré de notre galaxie, y compris tous les objets sur Terre, même nos corps, bien qu'en petites quantités.
Dans certaines conditions, cependant, la matière noire peut être persuadée d'interagir avec elle-même ou avec la matière ordinaire, selon sa nature. Si la matière noire est constituée de WIMP (WIMP, une particule massive à faible interaction), alors le produit de son annihilation pourrait être détecté par des détecteurs. S'il est constitué de particules d'axions très légères et de faible masse, il peut se combiner avec des photons dans certaines conditions. L'une des expériences visant à trouver des axions est connue sous le nom d'ADMX: l'expérience axion de la matière noire. En 1983, le physicien Pierre Sikivi a inventé l'haloscope axion, exploitant le fait qu'une paire axion-photon peut être amplifiée sous certaines conditions au sein d'une cavité électromagnétique. Vingt ans plus tard, ADMX est né de cette étude et depuis lors, les scientifiques recherchent des axions en utilisant cette méthode.
À ce jour, malheureusement, leur recherche n'a pas encore été couronnée de succès. Peut-être que les axions n'existent pas, ou s'ils ne sont pas de la matière noire, ils peuvent avoir des paramètres différents pour lesquels ADMX n'est pas assez sensible. Il est fort possible que différentes cavités électromagnétiques aux propriétés différentes puissent activer des interactions avec les axions. Eventuellement, des interactions photon-axion peuvent se produire, et la cavité avec les paramètres requis conduit à la diffusion des axions dans la direction préférée. Il est peu probable, mais tout à fait acceptable, que EMDrive soit une telle cavité.
Comment ça fonctionne? À tout moment donné, les particules de matière noire traversent toutes les zones de l'espace, sans être contraintes par la présence de matière ou d'autres particules du modèle standard. Dans la cavité électromagnétique, les photons d'une certaine fréquence sautent dans toutes les directions, maintenant l'élan et ne créant pas de poussée. Mais si les photons se déplacent dans une certaine direction - par exemple, vers l'arrière de la cavité - ils peuvent entrer en collision avec des particules de matière noire et ce sera:
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- Le photon change d'élan et se déplace «un peu moins en arrière» et «un peu plus en avant» qu'il ne l'était avant la collision avec une particule de matière noire.
- Le photon entre en collision avec la paroi de la cavité, se réfléchit à partir de celle-ci et transmet une impulsion vers l'avant pour la cavité elle-même.
- Une particule de matière noire reçoit une impulsion dans la direction opposée: retour.
- L'élan est conservé car la matière noire l'emporte, de grandeur égale et opposée à celle qui absorbe la cavité.
Si c'est ce qui se passe, c'est une véritable avancée. Comme la matière noire est partout, nous n'aurions besoin que d'une source d'énergie - pas de carburant - pour voyager à travers la galaxie, car à tout moment dans l'espace, nous trouverons suffisamment de matière noire. Cela signifie que nous recevrons une méthode pour détecter la matière noire qui heurte accidentellement nos particules, et ainsi confirmer son existence. Et surtout, tout cela ne viole pas les lois de la physique, car l'élan est conservé.
Les résultats des tests EMDrive doivent encore être prouvés. Il existe de nombreuses sources d'erreur potentielles, et les mesures elles-mêmes indiquent une grande incertitude quant à la quantité de poussée produite. Il n'est pas encore clair s'il y a vraiment une poussée sans réaction, ou s'il y a une réaction que nous n'avons pas encore trouvée.
Et l'explication impliquant la matière noire sera également douteuse, car elle nécessite de nombreuses inconnues. Mais si EMDrive fonctionne vraiment en utilisant l'énergie noire et que le mystère de la matière noire est résolu une fois pour toutes de la manière la plus inattendue, ce sera incroyable.
ILYA KHEL
